混凝土基本知识课件.ppt

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1、第4章 混 凝 土,混凝土是由胶凝材料将骨料(又称集料)胶结而成的固体复合材料。 根据所用胶凝材料的不同分为：水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、树脂混凝土、沥青混凝土等。土木工程中用量最大的为水泥混凝土。 水泥混凝土又按其体积密度的大小分为以下三种： 重混凝土：体积密度大于2600kg/m3的混凝土，采用体积密度大的骨料(如重晶石、铁矿石、铁屑等)配制而成。具有良好的防射线性能，故称为防射线混凝土。主要用于核反应堆及其它防射线工程中。 普通混凝土：体积密度为20002500kg/m3的混凝土，采用普通天然密实的骨料配制而成。广泛用于建筑、桥梁、道路、水利、码头、海洋等工程，是各种工程中用量

2、最大的混凝土，故简称为混凝土。,4.1 普通混凝土的组成、结构与混凝土的基本要求,轻混凝土，体积密度小于1950kg/m3的混凝土，采用多孔轻质骨料配制而成，或采用特殊方法在混凝土内部造成大量孔隙，使混凝土具有多孔结构。保温性较好，主要用于保温、结构保温或结构材料。 混凝土还可按其主要功能或结构特征、施工特点来分类，如防水混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、泵送混凝土、流态混凝土、喷射混凝土、纤维混凝土等。,一、普通混凝土的组成及其作用 混凝土是由水泥、砂、石和水组成。硬化前的混凝土称为混凝土拌合物，或新拌混凝土。,水和水泥水泥浆 包裹在砂的表面，并填充于砂的空隙中成为砂浆；砂浆包裹在石子的表面，

3、并填充石子的空隙。水泥浆和砂浆在混凝土拌合物中分别起到润滑砂、石的作用，使混凝土具有施工要求的流动性，并使混凝土成型密实。硬化后，水泥石将砂、石牢固地胶结为一整体，使混凝土具有所需的强度、耐久性等性能。水泥石占20%30%。 砂、石 通常砂、石的强度高于水泥石的强度，因而它们在混凝土中起骨架的作用，故称为骨料，主要起到提高混凝土强度，限制混凝土的干缩，减少水泥用量和水化热、降低成本的作用，并可起到提高耐久性的作用。骨料一般占混凝土总体积的65%75%。二、混凝土的结构与性质 混凝土是一种多相非均质复合材料。从亚微观上来看，混凝土是由粗、细骨料，水泥的水化产物，毛细孔，气孔；,微裂纹(因水化热、

4、干缩等致使水泥石开裂)；界面微裂纹(因干缩、泌水等所致)及界面过渡层等组成。 混凝土在受力以前，内部就存在有许多微裂纹。界面过渡层是由于泌水等原因，而在粗骨料表面处形成宽度约为3060m，结构相对疏松的水泥石薄层，且界面过渡层中常含有微裂纹。,从宏观上看，混凝土是由骨料和水泥石组成的二相复合材料。因此，混凝土的性质主要取决于混凝土中骨料与水泥石的性质、它们的相对含量以及骨料与水泥石间的界面粘结强度(或界面过渡层的强度)。,由于骨料的强度一般均高于水泥石的强度，因而普通混凝土的强度主要取决于水泥石的强度和界面粘结强度(或界面过渡层的强度)，而界面粘结强度又取决于水泥石的强度和骨料的表面状况(粗糙

5、程度、棱角的多少、粘附的泥等杂质的多少、吸水性的大小等)及混凝土拌合物的泌水性等。,三、混凝土的基本要求 (一)混凝土拌合物的和易性 混凝土拌合物的和易性也称工作性或工作度，是指混凝土拌合物易于施工，并能获得均匀密实结构的性质。和易性包括以下三项含义： 1. 流动性 指混凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下，易于产生流动、易于运输、易于充满混凝土模板的性质。一定的流动性可保证混凝土构件或结构的形状与尺寸以及混凝土结构的密实性。流动性过小，不利于施工，并难以达到密实成型，易在混凝土内部造成孔隙或孔洞；流动性过大，虽然成型方便，但水泥浆用量大，不经济，且可能会造成混凝土拌合物产生离析和分层，影响混

6、凝土的均质性。流动性是和易性中最重要的性质，对混凝土的强度及其它性质有较大的影响。,2.粘聚性 指混凝土拌合物各组成材料具有一定的粘聚力，在施工过程中保持整体均匀一致的能力。粘聚性差的混凝土拌合物在运输、浇注、成型等过程中，石子容易与砂浆产生分离，即易产生离析、分层现象，造成混凝土内部结构不均匀。粘聚性对混凝土的强度及耐久性有较大的影响。 3.保水性 指混凝土拌合物在施工过程中保持水分的能力。保水性好可保证混凝土拌合物在运输、成型和凝结硬化过程中，不发生大的或严重的泌水。泌水会在混凝土内部产生大量的连通毛细孔隙，成为混凝土中的渗水通道。上浮的水会在石子和钢筋的下部形成水隙或水囊，即孔隙或裂纹，

7、从而严重影响它们与水泥石之间的界面粘结力。上浮到混凝土表面的水，会大大增加表面层混凝土的水灰比，造成混凝土表面疏松，若继续浇注混凝土，则会在混凝土内形成薄弱的夹层。保水性对混凝土的强度和耐久性有较大的影响。,混凝土拌合物的流动性、粘聚性及保水性，三者相互联系，但又相互矛盾。当流动性较大时，往往混凝土拌合物的粘聚性和保水性较差，反之亦然。因此，混凝土拌合物和易性良好是指三者相互协调，均为良好。 (二) 强度 混凝土在28d时的强度或规定龄期时的强度应满足结构设计的要求。,(三)耐久性 混凝土应具有与环境相适应的耐久性，以保证混凝土结构的使用寿命。 (四)经济性 在满足上述三项要求的前提下，混凝土

8、中的各组成材料应经济合理，即应节约水泥用量，以降低成本。,第2节 普通混凝土的组成材料,一、水泥 水泥的品种应根据混凝土工程的性质和混凝土工程所处的环境条件来确定。水泥强度等级按下表选取。,用高强水泥配制低强度等级的混凝土时，较少的水泥用量即可满足混凝土的强度，但水泥用量过少会严重影响和易性、耐久性；用低强水泥配制高强混凝土时，会因水灰比太小及水泥用量过大而影响流动性，并显著增加混凝土的水化、干缩与徐变，同时混凝土的强度也不易得到保证，经济上也不合理。故水泥强度应与混凝土的强度等级相适应。,二、细骨料,粒径为0.154.75mm的骨料称为细骨料，简称砂，分为天然砂和人工破碎。 天然砂是土木工程

9、中的主要用砂，分为河砂(江砂)、山砂、海砂等。山砂表面粗糙、棱角多，含泥量和有机质含量较多。海砂长期受海水的冲刷，表面圆滑，较为清洁，但海砂中常混有贝壳和较多的盐分。河砂（江砂)的表面圆滑，较为清洁，且分布广，为混凝土主要用砂。 人工破碎砂是由天然岩石破碎而成，一般仅在缺乏天然砂时才使用。(一)砂的粗细与颗粒级配 砂的粗细指砂粒混合后的平均粗细程度。砂的粒径越大，则砂的比表面积越小，包裹砂表面所需的水和水泥浆用量就越少。,采用粗砂配制混凝土，可减少用水量，节约水泥用量，并可降低水化热，减少混凝土的温升、干缩与徐变；若保证用水量不变，则可提高混凝土拌合物的流动性；若保证混凝土拌合物的流动性和水泥

10、用量不变，则可减少用水量，从而可提高混凝土的强度。但砂过粗时，由于粗颗粒砂对石子的粘聚力较低，会引起拌合物产生离析、分层。,砂的颗粒级配是指大小不同颗粒的搭配程度。级配好的砂应是大颗粒砂的空隙被中等颗粒砂所填充，而中等颗粒砂的空隙被小颗粒砂所填充，依次填充使骨料的空隙率最小。,级配良好的砂可减少水泥浆用量，节约水泥，提高混凝土拌合物的流动性和粘聚性，提高混凝土的密实度及混凝土的强度和耐久性，减少徐变和收缩。,砂的粗细与颗粒级配通常采用筛分法测定与评定，即采用一套孔径为4.75、2.36、1.18、0.60、0.30、0.15mm的标准筛，将500g干砂由粗到细依次筛分，然后称量筛余量，计算分计

11、筛余、累计筛余、细度模数。,细度模数：,f3.73.1为粗砂，f=3.02.3为中砂，f=2.21.6为细砂，f1.50.7为特细砂。应优先选用粗砂或中砂。粗砂特别适合用于配制流动性小的混凝土或干硬性混凝土，中砂则适合各种混凝土。 砂的级配用级配区来表示。其主要以0.60mm筛的累计筛余百分率来划分，并分为三个级配区。,混凝土用砂的颗粒级配应处于三个级配区的任何一个级配区内。除0.60和4.75mm筛的累计筛余外，其它筛的累计筛余允许稍有超出分界限，但其总量百分率超出不得大于5%，否则为级配不合格。 如砂的自然级配不符合级配区的要求，应进行调整。即将粗、细不同的两种砂按适当比例混合。,(二)

12、泥、泥块及有害物质 1. 泥及泥块 粒径小于0.08mm的粘土、淤泥、石屑等粉状物统称为泥。块状的粘土、淤泥统称为泥块或粘土块(对于细骨料指粒径大于1.18mm，经水洗手捏后成为小于0.60mm的颗粒；对于粗骨料指粒径大于4.75mm，经水洗手捏后成为小于2.36mm的颗粒)。,泥常包覆在砂粒的表面，会大大降低砂与水泥石间的界面粘结力，f、流动性，或W、C，干缩与徐变，并使耐久性。泥块颗粒较大，在混凝土中成为较大的缺陷，对混凝土的强度影响更大。 2. 有害物质 砂中有害物质包括硫酸盐、硫化物、有机质、云母、轻物质、氯盐等。 硫酸盐、硫化物及有机质对水泥石有腐蚀作用。云母表面光滑，与水泥石的粘结

13、力差，且本身强度低，会降低混凝土的强度和耐久性。轻物质(密度小于2.0g/cm3的物质)的强度低，会降低混凝土的强度和耐久性。氯盐对钢筋有锈蚀作用。 3. 活性氧化硅 砂中含有活性氧化硅时，它会与水泥中的碱发生反应，,称为碱-骨料反应。碱-骨料反应会使混凝土的耐久性下降。 (三) 坚固性 骨料在气候、环境变化或其它物理因素作用下抵抗破坏的能力称为坚固性。 坚固性用Na2SO4饱和溶液法测定，即将细骨料在Na2SO4饱和溶液中浸泡至饱和，然后取出试样烘干，经5次循环后，测定因Na2SO4结晶膨胀引起的质量损失。 严寒及寒冷地区室外处于潮湿或干湿交替状态下的混凝土，以及有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的

14、混凝土，或有腐蚀介质作用的混凝土需考虑坚固性。 三、粗骨料 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料，简称为石子。粗骨料分为碎石和卵石。 卵石分为河卵石、海卵石、山卵石等，其中河卵石分布,最广，应用较多。卵石的表面光滑，有机杂质含量较多。 碎石为天然岩石或卵石破碎而成，其表面粗糙、棱角多，较为清洁。与卵石比较，用碎石配制混凝土时，需水量及水泥用量较大，或混凝土拌合物的流动性较小，但由于碎石与水泥石间的界面粘结力强，故碎石混凝土的强度高于卵石混凝土。特别是在水灰比较小( 0.40)的情况下，强度相差尤为明显。 (一)粗骨料的最大粒径与颗粒级配 粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。 粗骨料的粒径

15、与级配对混凝土性质的影响与细骨料相同，但影响程度更大。用最大粒径大的粗骨料配制混凝土，可减少用水量，节约水泥用量，降低混凝土的水化热及混凝土的干缩与徐变，对中低强度的混凝土还可提高混凝土的强度与耐久性。,因此，应尽量选择最大粒径较大的粗骨料，但一般也不宜超过37.5mm(混凝土强度较低时可适当放宽)。因这时由于减少用水量获得的强度提高，被大粒径骨料造成的界面粘结减少和内部结构不均匀性所抵消。同时，最大粒径还受到混凝土结构截面尺寸和钢筋净距等的限制，最大粒径不得大于结构最小截面尺寸的l/4，且不得大于钢筋净距的3/4。对混凝土实心板，粗骨料的最大粒径不宜超过板厚的l/2，且不得超过53mm。对高

16、强混凝土，粗骨料的最大粒径不宜超过19mm或16mm。 粗骨料的级配也采用筛分析试验来测定，并按各筛上的累计筛余百分率划分级配。 粗骨料的级配分为连续级配和间断级配两种。连续级配(连续粒级)是指颗粒由小列大，每一级粗骨料都占有一定的比例，且相邻两级粒径相差较小(比值小于2)。连续级配的空隙率较小，适合配制各种混凝土，尤其适合配制大流动性砼,工程中应用最多。 间断级配是指粒径不连续。即中间缺少12级的颗粒，且相邻两级粒径相差较大(比值约为56)。间断级配的空隙率最小，有利于节约水泥用量，但由于骨料粒径相差较大，使混凝土拌合物易产生离析、分层，造成施工困难。故仅适合配制流动性小的混凝土。或半干硬性

17、及干硬性混凝土，或富混凝土(即水泥用量多的混凝土)，且宜在预制厂使用，而不宜在工地现场使用。 粗骨料的级配对高强混凝土尤为重要。 单粒级是主要由一个粒级组成，空隙率最大，一般不宜单独使用。单粒级主要用来配制具有所要求级配的连续级配和间断级配。 级配或最大粒径不符合要求时，应进行调整。方法是将两种或两种以上最大粒径与级配不同的粗骨料按适当比例混合试配，直至符合要求。,表4-6 碎石和卵石的颗粒级配范围(GB/T14685-2001),(二) 针、片状颗粒 颗粒长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者称为针状骨料，颗粒厚度小于该颗粒所属粒级的0.4倍平均粒径的称为片状骨料。 针片状骨料的比表面积

18、与空隙率较大，且内摩擦力大，受力时易折断，含量高时会使W、C及混凝土的干缩 、徐变，流动性、f 、耐久性 。 对于高强和大流动性混凝土需严格限制其含量。(三) 泥、泥块及有害物质 粗骨料中泥、泥块及有害物质对混凝土性质的影响与细骨料相同，但由于粗骨料的粒径大，因而造成的缺陷或危害更大。 C30以上、有抗冻、抗渗或其它特殊要求的混凝土需加以限制。,(四) 强度 为保证混凝土的强度，粗骨料必须具有足够的强度。碎石的强度用岩石的抗压强度和碎石的压碎指标值来表示，卵石的强度用压碎指标值来表示。工程上可采用压碎指标值来进行质量控制。 岩石的抗压强度是用505050mm的立方体试件或5050mm的圆柱体试

19、件，在吸水饱和状态下测定的抗压强度值。压碎指标的测定，是将一定质量气干状态下9.7519mm的粗骨料(m)装入压碎指标测定仪(钢制的圆筒)内，放好压头，在试验机上经35min均匀加荷至200kN，卸荷后用2.5mm筛筛除被压碎的细粒，之后称量筛上的筛余量m1，则压碎指标为：,压碎指标值越大，则粗骨料的强度越小。 岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5，且火成岩的强度不应低于80MPa、变质岩的强度不宜小于60MPa、沉积岩的强度不应小于30MPa。 配制高强混凝土时应考虑骨料的压碎指标值。 (五)坚固性 粗骨料坚固性的要求及检验方法与细骨料基本相同。 四、混凝土拌合与养护用水 混凝土

20、拌合及养护用水应是清洁的水。混凝土拌合及养护用水分为饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理或处置过的工业废水。水中不得含有有损于混凝土拌合物和易性、凝结、强度、耐久性，或不得含有促进钢筋锈蚀及污染混凝土表面的酸类、盐类及其它有害物质，即主要限制pH值、Cl-、SO42-、S2-。,4.3 混凝土外加剂,在拌制混凝土过程中掺入的，用以改善混凝土性能的化学物质，称为混凝土化学外加剂，简称混凝土外加剂或外加剂。其掺量一般不大于水泥质量的5%。,混凝土科学技术的主要发展方向是高强、耐久、轻质、多功能、节能、快硬和流态，这些都离不开外加剂，不少国家使用的混凝土几乎全部掺入外加剂，已将外加剂视为混凝土

21、的第五种组成材料。,每种外加剂按其具有的一种或多种功能给出定义，并根据其掺入到混凝土中的主要功能命名。例如减水剂、早强剂、引气剂、防冻剂、阻锈剂等等。外加剂品种很多，为了便于科学研究和工程应用，我国通常按以下两种方法将外加剂进行分类：,按化学成分分为无机化合物和有机化合物。无机化合物多为电解质盐类；有机化合物多为表面活性剂。,按外加剂主要功能分为四类：,1. 改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，包括减水剂、引气剂和泵送剂等。,2. 调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。,3. 改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。,4. 改善混凝土其它性能的外加剂

22、，包括加气剂、膨胀剂、防冻剂和着色剂等。,一、减水剂,在不影响混凝土拌合物和易性的条件下，具有减水及增强作用的外加剂，称为减水剂或塑化剂。,混凝土用减水剂大都是表面活性剂。 (一)表面活性剂的基本知识,表面活性剂分子由憎水团基和亲水基基团组成，溶于水后可定向排列于液体表面或两相界面上，从而显著降低表面张力或界面张力；或能起到湿润、分散、乳化、润滑、起泡等作用。,在表面活性剂油类(或水泥)水的体系中，表面活性剂分子多吸附在水气界面上，亲水基指向水，憎水基指向空气，呈定向单分子层排列；或吸附在水油类(或水泥)颗粒界面上，亲水基指向水，憎水基指向油类(或水泥)颗粒，呈定向单分子层排列，使水气界面或水

23、油类(或水泥),颗粒界面的表面能或界面能降低。 表面活性剂分为憎水性和亲水性；后者又按亲水基团能否在水中电离分为离子型(按亲水集团的电性分阴离子型、阳离子型和两性型)和非离子型。,(二) 减水剂的作用机理与主要经济技术效果 1.减水剂的作用机理,减水剂起到如下作用：(1) 降低了水泥颗粒的表面能，使之易于分散；(2) 水泥颗粒表面带有同性电荷，产生静电斥力，破坏了水泥浆中的絮凝结构，释放出被包裹着的水；(3) 减水剂的亲水基又吸附了大量极性水分子，增加了水泥颗粒表面溶剂化水膜的厚度，润滑作用增强，使水泥颗粒间易于滑动；(4) 表面活性剂降低了水的表面张力和水与水泥颗粒间的界面张力，水泥颗粒更易

24、于润湿。 上述综合作用起到了在不增加用水量的情况下，提高混凝土拌合物流动性的作用；或在不影响混凝土拌合物流动性的情况下，起到减水作用。 2.减水剂的主要经济技术效果 根据不同使用条件，混凝土中掺入减水剂后，可获得以下效果： (1) W不变时，流动性SL，如SL50150mm。,(2) 在保持混凝土拌合物流动性及水泥用量不变的条件下，可Wl020%，fl030%，f早，且耐久性 。 (3) 在保持混凝土拌合物流动性和混凝土强度不变的条件下，可W1020%，C1020%。 (4) 减少混凝土拌合物的分层、离析和泌水。 (5) 减缓水泥水化放热速度和减小最高放热温度。 (6) 改善混凝土的耐久性。

25、(7) 可配制特殊混凝土或高强混凝土。 (8) 可降低混凝土成本。 (三) 常用品种与效果 混凝土用减水剂品种很多。按其减水效果及对混凝土性质的作用分为普通减水剂、高效减水剂、早强减水剂、缓凝减水剂和引气减水剂。按化学成分分为木质素磺酸盐系、聚烷基芳基磺酸盐系、三聚氰胺甲醛树脂磺酸盐系、,羧酸盐系、糖蜜系、腐植酸系等减水剂。 1. 木质素磺酸钙 木质素磺酸钙，又称M型减水剂，简称木钙或M剂，属阴离子型表面活性剂，使用普遍。 木钙属缓凝引气减水剂，掺量一般为0.20.3%。在混凝土拌合物流动性和水泥用量不变的情况下，可W10%，f281020%，并可以使混凝土的抗冻性、抗渗性等耐久性有明显提高；

26、W不变时，SL50100mm；流动性、强度不变时，C10%；可延缓凝结时间13h；可使混凝土含气量增加13%；对钢筋无锈蚀作用。 广泛用于一般混凝土工程，特别是有缓凝要求的混凝土(大体积混凝土、夏季施工混凝土、滑模施工混凝土等)；不宜用于低温季节(低于5)施工或蒸汽养护。,2. 萘系减水剂 萘系减水剂是以萘及萘的同系物经磺化与甲醛缩合而成。主要成分为聚烷基芳基磺酸盐，属阴离子型表面活性剂。对水泥的分散、减水、早强、增强作用均优于木钙，属高效减水剂。 这类减水剂多为非引气型，且对混凝土凝结时间基本无影响。目前，国内品种已达几十种，常用牌号有FDN、UNF、NF、NNO、MF、建I、JN、AF、H

27、N等。 适宜掺量为0.21.8%，常用掺量为0.50.75%，可减水1225%，明显减少泌水；或增大坍落度提高l00150mm，但坍损较快；f1和f350%左右，f282040%，f折和f后有所提高，抗冻性、抗渗性等耐久性也有明显的改善，C1220%，且对钢筋无锈蚀作用。,主要适用于配制高强混凝土、流态混凝土、泵送混凝土、早强混凝土、冬季施工混凝土、蒸汽养护混凝土及防水混凝土等。 3. 水溶性树脂系减水剂 主要为三聚氰胺甲醛树脂磺酸盐，属非引气型早强高效减水剂。我国生产的产品主要有SM剂，是阴离子型表面活性剂。其分散、减水、早强、增强效果比萘系减水剂好。 SM剂适宜掺量为0.52.0%，可减水

28、2027%，f130 100%，f73070%(可达基准砼28d强度)，f283060%，可节省水泥25%左右，f折、f拉、E、抗冻性、抗渗性等性能均有显著提高，对钢筋无锈蚀作用。 SM剂的价格高，适用于特殊工程，如高强混凝土、早强混凝土、流态混凝土及耐火混凝土等。,4. 聚羧酸盐系减水剂 聚羧酸盐系减水剂多以液体供应，坍损小，掺量不大时不缓凝，有一定的引气性，不增加混凝土的干缩，可显著提高混凝土的强度和耐久性，特别适合泵送混凝土、高性能混凝土等。缺点是价格昂贵。 常用的合成单体有：不饱和酸马来酸(酐)、丙烯酸、甲基丙烯酸；聚链烯基物质聚链烯基烃、醚、醇及磺酸；聚苯乙烯磺酸盐或酯；(甲基)丙烯

29、酸盐或酯、丙烯酰胺。 分子结构大多呈梳形，特点是在主链上带多个活性基团，并且极性很强，侧链带有亲水性的聚醚链段，并且链较长、数量多，憎水基的分子链段较短，数量也少。 总体上可将聚羧酸类减水剂分为两大类，一类是以马来酸为主链接枝不同的聚氧乙烯基(EO)或聚氧丙烯基(PO)支链；另一类以甲基丙烯酸为主链接枝EO或PO支链。此外，也有丙烯醇类为主链接枝EO或PO支链。,如图所示，聚羧酸减水剂成梳状吸附在水泥层上，一方面由于其空间作用使得水泥颗粒分散，减少凝聚。另一方面，其长的EO侧链在有机矿物相形成时仍然可以伸展开，因此受水泥的水化反应影响就小，可以长时间地保持优异的减水分散效果，使坍落度损失减小。

30、,产品的含固量一般为18%25%，适宜掺量为0.5% 2.0%，特点是：1) 减水率高，一般为18%35%，最高可达40%，增强效果显著，有效提高抗渗、抗冻性； 2) 良好的保塑性，坍落度经时损失很小； 3) 具有一定的减缩功能； 4) 具有一定的缓凝性和引气性，但气孔尺寸较大，须加消泡剂。 5. 糖蜜系减水剂 主要为糖钙，属于非离子型表面活性剂。 与M剂相似，属缓凝型减水剂，适宜掺量0.1%0.3%，减水6%10%，坍落度50mm，28d强度10%20%，抗冻性、抗渗性等耐久性有所提高，节省水泥10%，凝结时间延缓3h以上，对钢筋无锈蚀作用。,糖蜜减水剂主要用于大体积砼、夏季施工砼及水工砼。

31、当用于一般砼时，常与早强剂、高效减水剂复合作用。 6. 氨基磺酸盐系减水剂 氨基磺酸盐甲醛缩合物，一般由带氨基、羟基、羧基、磺酸盐等活性基团与甲醛在水溶液中温热或加热缩合而成，以芳香族氨基磺酸盐甲醛缩合物为主。 含固量为25%55%的液体产品，特点是Cl含量低(0.01%0.1%)、Na2SO4含量低(约为0.9%4.2%)。 一般掺量为0.2%1.0%(最佳掺量0.5%0.75%)，减水率为17%23%(塑性砼)、28%32%(流动性砼)，有显著的早强和增强作用，早期强度增长较快，坍损明显小于萘系、三聚氰胺系，但掺量过大时，易泌水。,7. 脂肪族羟基磺酸盐减水剂 以羟基化合物为主体，通过磺化

32、打开羟基，引入亲水性磺酸基团，在碱性条件下与甲醛缩合形成一定分子量大小的脂肪族高分子链，使该分子形成具有表面活性分子特征的高分子减水剂。主要原料为丙酮、亚硫酸钠或亚硫酸氢钠。 常用掺量为0.5%1.0%，减水率15%20%，属早强型非引气减水剂，有一定的坍损，适于混凝土管桩的生产。 8. 复合减水剂 早强+减水、缓凝+减水、引气+减水+缓凝等 如23h无坍损的保塑高效减水剂：聚羧酸盐+改性木质素磺酸盐、带磺酸端基的聚羧酸多元聚合物、磺酸盐甲醛缩合物+M剂、三聚+M剂、脂肪族+糖钙等。,(四) 常用品种与效果 1. 减水剂与水泥的适应性 2. 掺加方法 先掺法 后掺法 二、早强剂 早强剂是指能提

33、高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。 一般，高效减水剂都能在不同程度上提高混凝土的早期强度，但混凝土用早强剂，尤其指能显著提高混凝土早期强度的外加剂。 1. 氯盐 氯盐系早强剂主要有氯化钙(CaCl2)和氯化钠(NaCl)，其中氯化钙是应用最为广泛的一种早强剂。,CaCl2除具有促凝、早强作用外，还具有降低冰点的作用。因含有Cl，能促进钢筋锈蚀，故掺量必须严格控制。一般掺量为1%2%，在钢筋混凝土中，CaCl2掺量1%，在无筋混凝土中，掺量3%；在使用冷拉或冷拔低碳钢丝t砼结构及预应力砼结构中，不允许掺入氯盐早强剂。为防止CaCl2对钢筋的锈蚀作用，常与阻锈剂复合使用。在砼中掺入

34、适量的CaCl2，可使f170%140%，f340%70%，对后期强度影响较小，且可提高防冻性。 主要适宜于冬季施工混凝土、早强混凝土，不适宜于蒸汽养护混凝土。 氯化钠的掺量、作用及应用同氯化钙的基本相似，但作用效果稍差。 2. 硫酸钠 Na2SO4是硫酸盐系早强剂之一，是应用较多的一种早强剂。,硫酸钠Na2SO4，又称元明粉，具有缓凝、早强作用。硫酸钠掺入混凝土中，能与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应： Na2SO4+ Ca(OH)2+2H2OCaSO42H2O+2NaOH 生成的CaSO42H2O晶粒细小，比直接掺入石膏粉分散度大、活性大，因而与C3A的水化反应速度加快；同时，能使水化硫

35、铝酸钙迅速生成，大大加快了硬化速度；而且Ca(OH)2被消耗后，又促进C3S的水化，使水化产物增多，因而提高了水泥石的密实度，起到早强作用。但生成的水化硫铝酸钙覆盖在C3A表面，阻止了C3A进一步水化，起到一定的缓凝作用。 掺量一般为0.52.0%, 可使f32040%，28d后的强度基本无差别，抗冻性及抗渗性有所提高，对钢筋无锈蚀作用。掺量应严格控制，掺量较大时，易产生碱-骨料反应。当骨料中含有活性SiO2时(如蛋白石、磷石英及玉髓等骨料)，不能掺加Na2SO4，以防止碱-骨料反应。,掺量过多时，会引起硫酸盐腐蚀。 硫酸钠的应用范围较氯盐系早强剂更广泛。 3. 三乙醇胺 三乙醇胺为无色或淡黄

36、色油状液体，无毒，呈碱性，属非离子型表面活性剂。 三乙醇胺的早强作用机理与前两种早强剂的不同，它不参与水化反应，不改变水泥的水化产物。它是一种表面活性剂，能降低水溶液的表面张力，使水泥颗粒更易于润湿，且可增加水泥的分散程度，因而加快了水泥的水化速度，对水泥的水化起到催化作用。水化产物增多，使水泥石的早期强度提高。 掺量一般为0.020.05%，f32040%，对后期强度影响较小，抗冻、抗渗等性能有所提高，对钢筋无锈蚀作用，但会增大干缩。,上述三种早强剂在使用时，通常复合使用效果更佳。氯化钙(或氯化钠)、硫酸钠、二水石膏、亚硝酸钠、三乙醇胺、重铬酸钠等复合制成二元、三元或四元的复合早强剂，以提高

37、早强剂的效果。 三、引气剂 在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的微小气泡0.051.0mm，以减少混凝土拌合物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂，属憎水性表面活性剂。 常用引气剂品种为松香热聚物、三萜皂甙，此外还使用烷基苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠和松香皂等。 混凝土拌合物中，气泡的存在增加了水泥浆的体积，相当于增加了水泥浆量；同时，形成的封闭、球型气泡有“滚珠轴承”的润滑作用，可提高混凝土拌合物的流动性，或可,减水。而且在混凝土硬化后，这些微小气泡具有缓解水分结冰产生的膨胀压力的作用，以及阻塞混凝土中毛细管渗水通路的作用，即可提高混凝土的抗冻性和抗渗性。由于气

38、泡的弹性变形，使混凝土弹性模量降低。气泡的存在减少了混凝土承载面积，使强度下降。但如保持混凝土拌合物流动性不变，由于减水，可补偿一部分由于承载面积减少而产生的强度损失。 引气剂掺量很少，通常为(0.51.5)/万，可使混凝土的含气量达到36%，并可显著改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，减水810%，提高抗冻性16倍，提高抗渗性1倍。含气量每增加1%，混凝土强度下降约35%(不减水时)。 引气剂适于用于配制抗冻混凝土、泵送混凝土、港工混凝土、防水混凝土、轻骨料混凝土以及骨料质量差、泌水严重的混凝土。,四、缓凝剂 能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。 缓凝剂的品种繁多，

39、常采用木钙、糖钙及柠檬酸等表面活性剂。这些表面活性剂吸附在水泥颗粒表面，并在水泥颗粒表面形成一层较厚的溶剂化水膜，起到缓凝作用。特别是含糖分较多的缓凝剂，糖分的亲水性很强，溶剂化水膜厚，缓凝性更强，故糖钙缓凝效果更好。 掺量一般为0.10.3%，可缓凝15h，可降低水泥水化初期的水化放热。此外，还具有增强作用。 缓凝剂适宜于配制大体积混凝土、水工混凝土、夏季施工混凝土、远距离运输的混凝土拌合物及夏季滑模施工混凝土。,五、速凝剂 速凝剂是一种使砂浆或砼迅速凝结硬化的化学外加剂。 常用速凝剂有711型和红星I型，以及8604型和8604-2型。 适宜掺量为2.54.0%，可在5min内初凝，10m

40、in内终凝，1h产生强度，但f28较不掺时下降2025%，对钢筋无锈蚀作用。其中8604型f28基本上不降低，且为中性，无腐蚀作用，可用于配制高强喷射混凝土。 速凝剂主要用于喷射混凝土、堵漏等。六、防冻剂 防冻剂是能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。 在我国北方，冬季施工混凝土为防止早期受冻，常掺加防冻剂。防冻剂能降低水的冰点，避免结冰带来的破坏，同时使水泥在负温下仍能继续水化，提高混凝土早期强度，以抵抗水结冰产生的膨胀压力，起到防冻作用。,常用防冻剂有NaNO2、Ca(NO2)2、CaCl2、NaCl、NH4Cl、K2CO3等。NaNO2和Ca(NO2)2的适宜掺

41、量为1.0 8.0%，具有降低冰点、阻锈、早强作用。氯化钙和氯化钠的适宜掺量为0.51.0%，具有早强、降低冰点的作用，但对钢筋有锈蚀作用。 主要用于冬季施工(5以下)砼。为提高防冻剂的防冻效果，多与减水剂、早强剂及引气剂等复合，使其具有更好的防冻性。目前，工程上使用的都是复合防冻剂。 七、阻锈剂 阻锈剂是指能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂。 阻锈剂属含氧化性离子的盐类，常用NaNO2、硫代硫酸钠及铁盐等。工程上主要使用亚硝酸钠。 NaNO2掺量为1.08.0%，效果同上。当外加剂中含有氯盐时，常掺入阻锈剂，以保护钢筋。,八、膨胀剂 指其在混凝土拌制过程中与水泥、水拌合后经水

42、化反应生成钙矾石或氢氧化钙等，使混凝土产生膨胀的外加剂。常用品种为硫铝酸钙型膨胀剂。 掺量为1015%(内掺，即等量替代水泥)，可使混凝土膨胀率达0.050.10%，f28提高1030%，抗渗性提高23倍，或自应力值达0.20.6MPa，且对钢筋无锈蚀作用，并使抗裂性大幅度提高。 主要用于防水混凝土、补偿收缩混凝土、接缝、地脚螺丝灌浆料、自应力混凝土等。,九、防水剂 指能降低砂浆或混凝土在静水压力下透水性的外加剂。 混凝土是一种非均质材料，体内分布着大小不同的孔隙(凝胶孔、毛细孔和大孔)。防水剂的主要作用是要减少混凝土内部的孔隙，提高密实度或改变孔隙特征以及堵塞渗水通路，以提高混凝土的抗渗性。

43、 常采用引气剂、引气减水剂、膨胀剂、FeCl3、AlCl3、三乙醇胺、甲基硅酸钠等复配而成。 防水剂主要用于抗渗性要求较高的混凝土。 十、泵送剂 指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。主要成分为高效减水剂，为保证混凝土拌合物的保水性，也含有适量的引气剂、缓凝剂等。泵送剂可保证混凝土拌合物在管道内输送时不发生严重的离析、泌水，从而保证畅通无阻。,4.4 混凝土掺合料,配制混凝土时，掺加到混凝土中的磨细矿物材料称为混凝土掺合料，简称掺合料。通常使用的为具有活性的掺合料，如粉煤灰、硅灰、磨细粒化高炉矿渣、磨细自燃煤矸石及其它工业废渣，有时也使用磨细沸石粉、磨细硅质页岩粉等天然矿物材料。 掺合料可取代

44、部分水泥、减少水泥用量、降低水化热与混凝土成本，并可改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的强度与耐久性等，其经济、技术及社会效益十分显著。 一、粉煤灰 (一) 粉煤灰的技术要求 氧化钙含量小于15%的粉煤灰称为低钙粉煤灰，大于15%的称为高钙粉煤灰或增钙粉煤灰。增钙粉煤灰的活性大,于低钙粉煤灰。我国绝大多数电厂的粉煤灰均属于低钙粉煤灰。按粉煤灰的排放方式分类为干排灰和湿排灰，湿排灰的质量低于干排灰。,粉煤灰的质量要求,(二) 粉煤灰在混凝土中的作用及粉煤灰的掺量与掺用方法 粉煤灰属于活性矿物材料，因而对混凝土的强度有增进作用，特别是对后期强度有较大的增进作用。粉煤灰为球状,玻璃体微珠，掺入到混

45、凝土中可减少用水量，或可提高混凝土拌合物的的流动性。粉煤灰微珠还可填充水泥石中的孔隙与毛细孔，改善混凝土的孔结构和增大混凝土的密实度，提高混凝土的耐久性。 掺粉煤灰的混凝土简称粉煤灰混凝土。粉煤灰掺量过大时，混凝土的抗碳化性变差，对钢筋的保护力降低，所以粉煤灰取代水泥的最大限量须满足规定。 混凝土中掺用粉煤灰可采用以下三种方法： (1) 等量取代法 以粉煤灰取代混凝土中的等量(以质量计)水泥。当配制超强较大混凝土或大体积混凝土时，可采用此法。 (2) 超量取代法 粉煤灰掺量超过取代的水泥量，超量的粉煤灰取代部分细骨料。超量取代的目的是增加混凝土中胶凝材料的数量，以补偿由于粉煤灰取代水泥而造成的

46、混凝土强度降低。,(3) 外加法 在水泥用量不变的情况下，掺入一定数量的粉煤灰，主要用于改善混凝土拌合物的和易性。 (三) 粉煤灰应用范围 粉煤灰适合用于各类结构用的混凝土，尤其适用于配制泵送混凝土、大体积混凝土、抗渗混凝土、抗硫酸盐与抗软水侵蚀的混凝土、蒸养混凝土、轻骨料混凝土、地下与水下工程混凝土、压浆混凝土及碾压混凝土。 二、硅灰 硅灰又称硅粉，SiO2的含量达80%以上，主要是非晶态的SiO2。硅灰颗粒的平均粒径为0.10.2m，比表面积为2000025000m2/kg，因而具有极高的活性。 硅灰取代水泥的效果远远高于粉煤灰，它可大幅度提高混凝土的强度、抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性，并可明

47、显抑制碱-骨料反应，降低水化热。由于硅灰的活性极高，,即使在早期也会与氢氧化钙发生水化反应，所以利用硅灰取代水泥后还可提高混凝土的早期强度。 硅灰的取代水泥量一般为515%，当超过20%时混凝土拌合物的流动性明显降低。由于硅灰的比表面积巨大，为降低用水量，取得良好的效果，必须同时掺加减水剂。同时掺用硅灰和高效减水剂可配制出100MPa的高强混凝土。但由于硅灰的价格很高，故一般只用于高强或超高强混凝土、高耐久性的混凝土以及其它高性能的混凝土。 （三）磨细粒化高炉矿渣 由粒化高炉矿渣磨细而得(磨细时可添加少量的石膏)，简称磨细矿渣或矿渣粉，代号S。矿渣的活性与其碱性系数(M1为碱性矿渣，M=1为中

48、性矿渣，M1，质量系数K1.2的粒化高炉矿渣来磨制。,磨细矿渣除含有活性SiO2和Al2O3外，还含有部分-C2S，因而磨细矿渣具有较高的活性，其掺量与效果均高于粉煤灰。 磨细矿渣的掺量为1070%。对拌合料的流动性影响不大，可明显降低混凝土的温升。细度较低时，随掺量的增大泌水量增大。对混凝土的干缩影响不大，但超细矿渣会加大混凝土的塑性开裂。磨细矿渣的适用范围与粉煤灰基本相同，但掺量更高。 四、其它掺合料 目前我国使用的掺合料还有： 磨细沸石粉，其效果优于粉煤灰，掺量一般为10 20%，掺量大时流动性显著降低。 磨细硅质页岩，其效果优于粉煤灰，掺量一般为10 20%，掺量大时将显著降低流动性。

49、 磨细自燃煤矸石，效果与掺量均低于粉煤灰。,4.5 混凝土拌合物的和易性,一、和易性的测定与选择 (一) 和易性的测定 1. 坍落度法 坍落度法是用来测定混凝土拌合物在自重力作用下的流动性，适用于流动性较大的混凝土拌合物。,坍落的高度(以mm计)称为坍落度。坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。该法在工程中应用最多，适用于坍落度10mm，且最大粒径40mm的混凝土拌合物。,用插捣棒轻轻敲击已坍落的混凝土拌合物锥体的侧面，如混凝土拌合物锥体保持整体缓慢、均匀下沉，则表明粘聚性良好，如混凝土拌合物锥体突然发生崩塌或出现石子离析,则表明粘聚性差。 混凝土拌合物锥体的底部，如有较多的稀水泥浆或水析出

50、，或因失浆而使骨料外露，则说明保水性差；如混凝土拌合物锥体的底部没有或仅有少量的水泥浆析出，则说明保水性良好。,2. 维勃稠度法 维勃稠度法用来测定混凝土拌合物在机械振动力作用下的流动性，适用于流动性较小的混凝土拌合物。,测定当透明圆盘的底面刚刚被水泥浆所布满时所经历的时间(以s计)，称为维勃稠度VB。VB值越大，则混凝土拌合物的流动性越小。该法适用于维勃稠度在530s，且最大粒径小于40mm的混凝土拌合物。,(二)混凝土拌合物流动性的级别,(三)混凝土拌合物流动性的选择 混凝土拌合物的流动性大，易于施工，但水泥用量大，且易产生离析、分层。因此，选择流动性的原则是：在满足施工条件及保证密实成型